Circuiti in parallelo

Due lampadine da 12 Ω affiancate su 6 V assorbono ciascuna 0.5 A: la batteria eroga quindi 1 A, il doppio rispetto a una sola lampadina.

Più percorsi, stessa tensione

In un circuito in parallelo ogni componente ha un proprio ramo, collegato direttamente ai poli della batteria. Le estremità di ogni ramo sono collegate agli stessi due fili: ogni ramo ha quindi ai capi tutta la tensione della batteria. È la prima regola dei circuiti in parallelo. La seconda riguarda la corrente: quella erogata dalla batteria si divide al primo nodo, una parte in ciascun ramo, e si riunisce dall'altro lato. La somma delle correnti nei rami dà il totale. Nei nodi non si perde carica: quella che entra esce.

Aggiungere un ramo riduce la resistenza totale

Ogni ramo segue la legge di Ohm per conto proprio: I₁ = V ÷ R₁, I₂ = V ÷ R₂. La corrente totale è la somma, V ÷ R₁ + V ÷ R₂ + ..., e l'unico resistore che assorbirebbe la stessa corrente dalla batteria soddisfa 1 ÷ R = 1 ÷ R₁ + 1 ÷ R₂ + 1 ÷ R₃ + ... . La resistenza totale è sempre minore di quella del ramo con resistenza più piccola. All'inizio può sembrare strano, ma ha senso: ogni ramo aggiunge un percorso per la carica, come aprire un'altra cassa in un negozio. Due lampadine da 12 Ω in parallelo equivalgono a 6 Ω; tre equivalgono a 4 Ω. Per due rami c'è una scorciatoia: R = R₁R₂ ÷ (R₁ + R₂). Con 6 Ω e 12 Ω si ottiene 72 ÷ 18 = 4 Ω.

OpenStax ripropone in parallelo l'esempio visto in serie: 1.00 Ω, 6.00 Ω e 13.0 Ω su 12.0 V. Ora ogni resistore ha tutti i 12.0 V ai capi: le correnti sono 12.0 A, 2.00 A e 0.923 A, per un totale di 14.9 A. La resistenza totale è 0.804 Ω, minore di quella del ramo da 1.00 Ω. Confronta con il circuito in serie, dove gli stessi tre resistori assorbivano solo 0.600 A. In parallelo il resistore minore è percorso dalla corrente maggiore; in serie, invece, al resistore maggiore spettava la tensione maggiore.

Perché nelle case si usa il parallelo

Ogni presa e ogni luce di casa si trova su un proprio ramo collegato all'alimentazione. Così ogni apparecchio riceve tutta la tensione per cui è progettato, si può accendere o spegnere senza influire sugli altri e una lampada guasta non spegne il frigorifero. C'è però un prezzo: ogni nuovo apparecchio aumenta la corrente nei fili che alimentano i rami. I fili di alimentazione e il fusibile o l'interruttore automatico portano la corrente totale: accendere molti apparecchi potenti insieme può far superare il limite di sicurezza. L'ultima unità riprende questo punto.

Serie e parallelo insieme

I circuiti reali mescolano i due collegamenti. Risolvili un pezzo alla volta: riduci prima il gruppo in parallelo a una sola resistenza, poi sommala a quelle in serie. Nel secondo laboratorio qui sotto L1 è in serie con la coppia in parallelo L2 e L3, tutte da 12 Ω. La coppia equivale a 6 Ω: il totale è quindi 12 + 6 = 18 Ω e la corrente della batteria è 6 ÷ 18 ≈ 0.333 A. Tutta questa corrente attraversa L1, ai cui capi cadono 0.333 × 12 = 4 V. I 2 V rimasti sono ai capi della coppia: L2 e L3 sono percorse ciascuna da 2 ÷ 12 ≈ 0.167 A. L1 è nettamente la più luminosa, come puoi verificare nel laboratorio.